RU172509U1 - Генератор газовых потоков высокой энергии - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для создания газовых потоков высокой энергии и может быть использована для непрерывного разрушения горных пород различной крепости импульсным воздействием газовых потоков, формируемых непосредственно в забое и направляемых в основание отделяемого слоя породы или полезных ископаемых в приповерхностной плоскости откоса уступов.Техническая задача полезной модели - повышение эффективности работы и надежности устройства за счет упрощения конструкции механизма управления затвором. Поставленная задача решается за счет того, что в генераторе газовых потоков высокой энергии, включающем корпус, крышку, рабочую камеру, сообщенную с источником рабочего агента, например сжатого воздуха, в которой выполнено сопло и размещены затвор в виде поршневой пары, ее поршневой направляющий цилиндр прикреплен к нижней плоскости крышке, надпоршневая полость через впускной канал в крышке сообщена с источником сжатого воздуха и через канал сброса - с атмосферой, хвостовик штока расположен в сопле с возможностью возвратно-поступательного перемещения, и механизм управления затвором. Затвор снабжен ограничителем хода, размещенным в надпоршневой полости, а механизм управления затвором выполнен в виде запорного элемента, расположенного в направляющем канале, расположенным в канале сброса поперечно ему, и связан с приводом с возможностью управляемого возвратно-поступательного перемещения и перекрытия канала сброса. Ограничитель хода выполнен в виде амортизирующего стопорного кольца. В качестве привода запорного элемента использован линейный электродвигатель, шток которого размещен в направляющем канале. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам для создания газовых потоков высокой энергии и может быть использована для непрерывного разрушения горных пород различной крепости импульсным воздействием газовых потоков, формируемых непосредственно в забое и направляемых в основание отделяемого слоя породы или полезных ископаемых в приповерхностной плоскости откоса уступов, в том числе высоких уступов.

Известны средства беспламенного взрывания, отвечающие экологическим требованиям и безопасности буровзрывных работ - патроны Аэрдокс, наполняемые сжатым воздухом с помощью стационарного компрессора по воздуховоду под давлением 700 атм (Адамидзе Д.И. Разрушение углей и пород сжатым воздухом. М., Изд-во «Наука», 1978, 96 с.), состоящие из оболочки заряда в виде гильзы-трубы, в которой установлены разрядная головка с выхлопными отверстиями, перекрываемыми разрушаемой металлической пластиной, штуцер для подключения патрона к бронированному воздуховоду, самоуплотняющаяся втулка и нажимное кольцо.

К недостаткам патронов Ааэрдокс относятся низкая эффективность для массового непрерывного разрушения горных пород и полезных ископаемых, обусловленная высокой трудоемкостью на стадии подготовки и после проведения взрывов. Размещение патронов в предварительно пробуренных шпурах, подсоединение к сети гибких бронированных трубопроводов для подачи сжатого воздуха к гильзам, а также выборка гильз из разрушенного массива после взрыва для перезарядки осуществляются вручную, что исключает их применение для непрерывного автоматизированного разрушения горных пород и углей.

За прототип выбран генератор газовых импульсов высокого давления (патент KP № 886, МПК Е21В 7/14; Е21С 37/14, опубл. 2006), включающий корпус, крышку, каналы для подачи рабочего агента - стехиометрической смеси газовых компонентов, например кислорода-водорода или кислорода-метана, рабочую камеру с затвором, механизмом его управления и сопло. Затвор выполнен в виде поршневой пары со штоком, направляющий цилиндр которой снабжен дросселирующими отверстиями и жестко прикреплен к крышке, при этом хвостовик штока размещен в сопле с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Механизм управления затвором выполнен в виде поршневой пары, поршень которой выполнен с перепускными отверстиями и связан со штоком затвора, а в направляющем цилиндре, жестко закрепленном на наружной поверхности крышки, выполнены управляемые канал для подачи рабочего агента в надпоршневую полость и канал сброса давления из подпоршневой полости.

Недостаток генератора газовых импульсов высокого давления, выбранного за прототип, состоит в сложности эксплуатации устройства, обусловленной использованием газообразных окислителей и горючих, например кислорода-метана, и механизмом перемещения поршня со штоком, то есть открытие расходного канала из камеры происходит под воздействием взрыва смеси компонентов. Такая конструкция неприменима при использовании атмосферного воздуха в качестве рабочего агента по конструктивным особенностям. Кроме того, использование указанных компонентов опасно в процессе эксплуатации генератора.

Техническая задача полезной модели - повышение эффективности работы и надежности устройства за счет упрощения конструкции механизма управления затвором.

Поставленная задача решается за счет того, что в генераторе газовых потоков высокой энергии, включающем корпус, крышку, рабочую камеру, сообщенную с источником рабочего агента, например сжатого воздуха, в которой выполнено сопло и размещены затвор в виде поршневой пары, поршневой направляющий цилиндр, который прикреплен к нижней плоскости крышки, надпоршневая полость через впускной канал в крышке сообщена с источником сжатого воздуха и через канал сброса - с атмосферой, хвостовик штока расположен в сопле с возможностью возвратно-поступательного перемещения, и механизм управления затвором. Затвор снабжен ограничителем хода, установленным в надпоршневой полости, а механизм управления затвором выполнен в виде запорного элемента, размещенного в направляющем канале, выполненном в канале сброса поперечно ему, и связан с приводом с возможностью управляемого возвратно-поступательного перемещения и перекрытия канала сброса.

Ограничитель хода поршня выполнен в виде амортизирующего стопорного кольца.

В качестве привода запорного элемента использован линейный электродвигатель, шток которого размещен в направляющем канале.

Наличие ограничителя хода в надпоршневой полости предотвращает разрушение поршня от ударных нагрузок о крышку в момент выброса потока воздуха из надпоршневого пространства. Выполнение механизма управления затвором в виде запорного элемента, расположенного в направляющем канале, выполненным в канале сброса поперечно ему, и связанным с приводом с возможностью управляемого возвратно-поступательного перемещения и перекрытия канала сброса, упрощает его конструкцию и позволяет в импульсном режиме генерировать и передавать потоки сжатого воздуха высокой энергии непосредственно на забой, что повышает надежность и эффективность работы устройства в целом.

Использование в качестве привода линейного электродвигателя позволяет разместить его шток в направляющем канале в качестве запорного элемента, что также упрощает конструкцию механизма управления затвором.

Генератор газовых потоков высокой энергии иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид в разрезе в исходном положении; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении; на фиг. 3 - вид сверху; на фиг. 4 - общий вид в разрезе по А-А на фиг. 3 в исходном положении.

Генератор газовых потоков высокой энергии состоит из корпуса 1 с рабочей камерой 2, выхлопным каналом в виде сопла 3 и крышкой 4. В рабочей камере 2 размещен затвор в виде поршневой пары - поршня 5 и штока 6 с хвостовиком 7. Поршневой направляющий цилиндр 8 выполнен с перепускными отверстиями 9 в надпоршневой полости 10 и прикреплен к нижней плоскости крышки 4. Внутри поршневого цилиндра 8 по его периметру под крышкой 4 закреплен ограничитель хода поршня 5 в виде амортизирующего стопорного кольца 11. В сквозных отверстиях крышки 4 над надпоршневой полостью 10 установлены патрубок 12 с впускным каналом 13 и патрубок 14 с каналом сброса 15. Впускной канал 13 через обратный клапан 16 сообщен с источником подачи сжатого воздуха - компрессором 17 в надпоршневую полость 10 и через перепускные отверстия 9 - в рабочую камеру 2. Надпоршневая полость 10 через канал сброса 15 и механизм управления затвором сообщена с атмосферой. Механизм управления затвором выполнен в виде запорного элемента 18, расположенного в направляющем канале 19, который проходит через патрубок 14 под прямым углом к каналу сброса 15. Запорный элемент 18 связан с приводом 20 с возможностью управляемого возвратно-поступательного перемещения и перекрытия канала сброса 15. Привод 20 установлен на крышке 4. При использовании в качестве привода 20 линейного электродвигателя его шток 18 служит в качестве запорного элемента и расположен в направляющем канале 19. Хвостовая часть штока 6 размещена в направляющем цилиндре 21, зафиксированном распорками 22.

Механизм управления генератором газовых потоков высокой энергии работает следующим образом.

В исходном состоянии шток 6 затвора опущен, его хвостовик 7 расположен в сопле 3, надпоршневая полость 10 имеет максимальный объем, и перепускные отверстия 9 открыты, а канал сброса 15 перекрыт запорным элементом 18. Для создания газового потока высокой энергии включается источник воздуха - компрессор 17. Сжатый воздух по впускному каналу 13 в патрубке 12 через обратный клапан 16 поступает в надпоршневую полость 10 и через перепускные отверстия 9 - в рабочую камеру 2. При создании в рабочей камере 2 необходимого давления, запорный элемент 18 под действием привода 20 совершает возвратное перемещение по направляющему каналу 19 и открывает канал сброса 15. Сжатый воздух из надпоршневой полости 10 через канал сброса 15 поступает в атмосферу. При этом поршень 5 со штоком 6 под действием давления в рабочей камере 2 резко поднимаются вверх по направляющим цилиндрам 8 и 21, хвостовик 7 выходит из сопла 3, и поток сжатого воздуха под высоким давлением поступает на забой. Ограничитель хода поршня - стопорное кольцо 11 амортизирует удар поршня 5 о крышку 4. После сброса давления в рабочей камере 2 включается подача сжатого воздуха по впускному каналу 13 в надпоршневую полость 10, в результате чего поршень 5 со штоком 6 опускаются и хвостовик 7 перекрывает сопло 3. При управляемом поступательном перемещении по направляющему каналу 19 запорный элемент 18 перекрывает канал сброса 15. Затем цикл повторяется в заданном режиме работы, создавая импульсную подачу газового потока высокой энергии непосредственно на забой.

Генератор газовых потоков высокой энергии предлагаемой конструкции позволяет использовать в качестве рабочего агента атмосферный воздух, что повышает безопасность и экологическую чистоту процесса разрушения горных пород при высокой надежности и эффективности работы устройства. Отличительные признаки генератора имеют особо важное значение при создании многомашинных буровзрывных агрегатов, например стругов, предназначенных для непрерывного послойного разрушения горных пород и полезных ископаемых в наклонной плоскости откоса уступов, в том числе высоких уступов с использованием быстрочередующихся газовых потоков высокой энергии.

Claims (3)

1. Генератор газовых потоков высокой энергии, включающий корпус, крышку, рабочую камеру, сообщенную с источником рабочего агента, например, сжатого воздуха, в которой выполнено сопло и размещены затвор в виде поршневой пары, ее поршневой направляющий цилиндр прикреплен к нижней плоскости крышки, надпоршневая полость через впускной канал в крышке сообщена с источником сжатого воздуха и через канал сброса - с атмосферой, хвостовик штока расположен в сопле с возможностью возвратно-поступательного перемещения, и механизм управления затвором, отличающийся тем, что затвор снабжен ограничителем хода, установленным в надпоршневой полости, а механизм управления затвором выполнен в виде запорного элемента, расположенного в направляющем канале, выполненном в канале сброса поперечно ему, и связан с приводом с возможностью управляемого возвратно-поступательного перемещения и перекрытия канала сброса.

2. Генератор газовых потоков высокой энергии по п. 1, отличающийся тем, что ограничитель хода поршня выполнен в виде амортизирующего стопорного кольца.

3. Генератор газовых потоков высокой энергии по п. 1, отличающийся тем, что в качестве привода использован линейный электродвигатель, шток которого размещен в направляющем канале.

Images